A pH-mérõk eredete

D. S. Tarbell, A. T. Tarbell: The Development of the pH Meter (Journal of Chemical Education, 1980. 57. k., 2. sz., 133134. o.) cikkének fordítása, a JCE engedélyével. A Journal of Chemical Education lapjai a http://jchemed.chem.wisc.edu/ címen érhetõk el. 

A kémiai és biokémiai kutatásokra fontos hatást gyakoroló mûszerek egyik elsõ darabja a Beckman-féle pH-mérõ volt, amelyet 1934-ben tervezett, a "névadó", A. O. Beckman. Ez az eszköz  vezetett a híres Beckman DU spektrofotométer és sok más, mai mérõberendezés kifejlesztéséhez is.

Beckman a Caltech-en (Kaliforniai Mûszaki Egyetem) doktorált, és úgy tûnt, hogy kutatóként folytatja pályafutását. Egy évfolyamtársa, Glen Joseph azonban egy gyakorlati problémával kereste meg. Joseph kén-dioxiddal kezelt citromlé pH-ját mérte egy élelmiszer-ipari cégnél, és mivel sem indikátorokat, sem hidrogénelektródot nem használhatott, érzékeny galvanométerhez kötött üvegelektróddal próbálkozott, de mindkét mûszer gyakran eltört.

Az üvegelektród elõfutárát Helmholtz ismertette híres Faraday-elõadásában 1881-ben1, s fõként MacInnes és Dole2 fejlesztette tovább. Üvegelektródjuk nagyon vékony volt, de így is akkora ellenállást mutatott, hogy az áram méréséhez igen érzékeny mûszert kellett használni.

Beckman látta, hogy vastagabb elektródra van szükség, ennek azonban nagyobb az ellenállása, ezért más árammérõ mûszer kell hozzá. Szabadidejében ezért megtervezett és elkészített egy erõsítõt, amelyet új mûszerbe épített be Joseph számára. Néhány hónap múlva Joseph újabb "savmérõt" kért tõle, mert az elsõt állandóan mások használták. Ebbõl Beckman arra következtett, hogy mûszerének jelentõs piaca lehet. 1935-ben vezetõ analitkai kémikusokkal tárgyalt, majd több olyan forgalmazót is felkeresett, amely kutatási segédeszközöket árult. A legbiztatóbb becslés szerint arra számíthatott, hogy a hamarosan pH-mérõnek nevezett mûszerbõl tíz év alatt hatszáz példányt adhat el. Ma már tudjuk, hogy több százezer pH-mérõ lelt gazdára.

Beckman elsõ "gyára" egy kelet-pasadeniai garázs néhány négyzetméren kezdte meg mûködését. A bérlet díj havi 5 dollár volt, és két egyetemista dolgozott a mûszereken részmunkaidõben. Hamarosan már havi 50 dollárért béreltek helyiséget. 1936-ban 444 pH-mérõt adtak el, 1939-ig  csaknem 2000-et. Beckman megvált az egyetemtõl, és minden idejét a mûszerfejlesztésnek szentelte.

Élvezte a feladatokat. Egy cukorgyári vegyész például észrevette, hogy az üvegelektródok feloldódnak a meleg, lúgos oldatban. A Beckman-csoport hozzálátott az üveg tanulmányozásához. Az évek során több százezer üvegmintát állítottak elõ, hogy olyan lúgálló elektródokat készíthessenek, amelyek nagy nátriumion-koncentráció esetén is használhatók, viszonylag kicsi az ellenállásuk, és más elõnyös tulajdonságokkal is rendelkeznek.

Az az erõsítõ áramkör, amelyet Beckman a pH-mérõhöz tervezett, a fotocellák kis áramainak mérésére is alkalmas volt. Így született meg az UV-tartományban mûködõ Beckman DU spektrofotométer. A mûszert kvantitatív elemzésekre is használhatták, ami nagyon fontos volt, mert 1940 táján elterjedtek az A- és D-vitamin-koncentrátumok, s a vitamintartalom spektrofotometriás meghatározása jóval gyorsabbnak bizonyult a korábbi eljárásoknál. A DU berendezések a kémiai és biokémiai laboratóriumok igáslovai lettek. A módosítások folyamatosan követték egymást, amíg a sorozat 1976-ban meg nem szûnt.3



1. Helmholtz, H., J. Chem. Soc., 39, 277 (1881), késõbbi munkák: Haber, F., Klemensiewicz, Z., Z. für Phys. Chem., 67, 385 (1909)
2. MacInnes, D. A., Dole, M., J. Amer. Chem. Soc., 52, 29 (1930), Ind. Eng. Chem., Anal. Ed. 1, 57 (1929)
3. A D U berendezések történetérõl részletes beszámoló olvasható: Beckman, A. O., Gallaway, W. S., Kaye, W., Ulrich, W. F., Anal. Chem., 49, A280 (1977)

Teázó
Történet a történetben
http://www.chemonet.hu/
http://www.kfki.hu/chemonet/